大功率采煤機技術改進措施與應用

梁 川

（陽煤集團安監局， 山西 陽泉 045000）

1 煤礦概況

山西某煤礦原設計采煤能力為500萬t/a，經過多年的技術創新以及機械化設備的引進生產能力達800萬t/a，并且該煤礦隨著煤炭開采生產需求的提升不斷加大了對采煤技術設備的科技投入[1]。為進一步提高產量并滿足發展需要，該煤炭企業引進了MG610/1400-WD型大功率掘煤機，在實際開采過程中不僅提高了單產平均工效而且大大降低了作業人員的勞動強度。

2 MG610/1400-WD大功率采煤機的應用

MG610/1400-WD大型設備其結構形式為橫向布置的方式，機械傳動鏈全部采用圓柱直齒輪具有傳動效率高、結構維護、安裝簡單等優點。減速器、行走箱以及驅動輪組件均可由老塘側抽出，電氣元件高度集成可進行快速、簡便的整機維修與養護。調高液壓元件技術可靠、性能穩定，在系統搖臂不調高時處于空載狀態，液壓系統為集成閥塊結構其連接方式可靠，管線路程較少并且設有手動換液閥，在緊急情況可實現自動調高。電控系統結構緊湊，其電氣元件均設置在電控內部，并且除泵電機外其他各電機均設有溫度保護裝置[2]。主要技術參數如表1所示。

表1 大功率采煤機技術參數

山西某煤礦8201工作面煤層厚1.5～3.0 m，煤炭開采方式為綜采機械化長壁式走向，煤層厚度變化穩定，煤種類型以半亮型為主。綜采面可采長度和傾斜長度分別為1 680 m和210.5 m，在8201工作面實際開采過程中MG610/1400-WD型大功率采煤機具有較高的生產能力和良好的工作性能，每刀割煤耗時約50 min，先后對礦區的3個異常面完成割煤推進，不僅按照預期完成了目標產量，而且解決了過斷層、夾矸以及截割硬煤等技術難題。該煤礦先后創下了山西省煤炭開采單面最高日、月產量記錄并取得了巨大經濟效益，然而在煤炭開采過程中MG610/1400-WD設備同樣呈現出一系列的電氣和機械方面的問題故障。

2.1 故障分析

1）行走箱磨損嚴重。造成行走箱故障的主要原因有滑靴耐磨強度不夠引起的磨損現象嚴重和注油不足、日常維護不到位引起的軸承燒死故障。大功率采煤機因具有較大的自身重量，因此制造滑靴的材料往往因為強度不夠造成行走箱的磨損現象較為嚴重。從該煤礦8201工作面的實際應用情況可以發現，工作面共更換滑靴3個并且對磨損面的修復時通常采用E707焊條進行逐個堆焊，由于磨損面積較大且修復材料有限，因此采用該修復方式不僅浪費材料，而且工作效率較低不利于煤礦的正常生產運行。

2）搖臂齒箱密封受損嚴重。在該機械設備采煤過程中發存在漏油的情況，調查顯示其主要是由密封裝置損壞引起的，深入分析其原因主要為二級星減速器外側的調心軸承與浮動裝置存在較大的游隙，沿軸向軸承竄動并超出允許的最大浮動量；采煤過程中行星頭與煤機滾筒之間的間隙太小并產生淤煤，煤分進入齒箱后淤積并難以排除進而對浮動密封箱造成損壞引起漏油現象。

3）鉸接銷軸斷裂。搖臂鉸接銷軸斷裂其主要原因為鎖緊螺母在割煤過程中因搖臂上下運動和機身振動影響較易出現松動引起銷軸的竄動。如不能及時檢修并發現處理則可引起銷軸的竄出脫落進而造成相鉸接的兩耳座中單耳座受力，最終引起銷軸斷裂和耳座開裂。

4）采煤機支撐腿斷裂及工控機性能不良。在大功率采煤機割煤過程中因支撐腿的強度或厚度不夠造成煤壁側支撐腿受力過大進而引起斷裂現象。工控機性能處于不穩定狀態表現為故障率高、白屏顯示頻繁以及散熱效果不好等方面。并且在采煤過程中還出現過上截割電機不啟動而油泵自動開啟以及顯示屏不顯示溫度的現象，通過調查分析發現外圍路線故障為引起上述現象的主要因素。工況機備件成本高、造價昂貴，一旦出現故障將對生產帶來不利影響甚至影響到正常的生產運行。

5）電阻發熱燒損，變頻器崩燒。根據煤機電氣理論對變頻器進行深入分析，在接入電源的瞬間，主變頻器整流橋可徑流較大的沖擊電流并進入濾波電容，在較大的沖擊作用下整流橋極易出現損害甚至引起電源電壓的瞬時下降，進而對整個電氣設備造成干擾。雖然與限流電阻并聯的短路開關處于閉合狀態但在較大沖擊電流作用下仍然可出現電阻發熱燒壞，變頻器燒壞等問題。

6）截割電機損壞。在實際應用時刮板機尾部或頭部出現高于0.3 m的剎底幅度時可發生齒條與截割電機的接觸，進而產生干擾引起電機端蓋變形損壞。并且在施工過程中極易引起電機的冷卻水堵塞并引起冷卻效果的降低。考慮到電機在煤礦井下易潮濕等現象，其線圈絕緣性能降低從而引起電機損壞。

2.2 改進措施

1）改進鎖緊方式。針對銷軸來回竄動的現象，可考慮對兩端采用緊縮和固定的方式其進行改進，不僅可有效降低其斷裂概率，而且有利于礦井下的檢修與維護工作的開展。

2）選取高質量進口軸承以及浮動密封環元件。為避免搖臂齒箱損壞和漏油現象可分別從以下兩個角度對其進行改進。為降低軸向竄動量和軸承的游隙可采用雙列推力軸承和密封性較好的密封環進行改進，從而實現對減速器的有效保護；利用兩個并列調心軸承對之前惰輪上的一個調心軸進行改進，可有效避免因定位困難、齒輪擺動等對軸承使用壽命的傷害。

3）改進滑靴采用高強耐磨材料。為防止煤機掉道并降低滑靴單位面積的受壓力，生產廠家需要增大滑靴長度降低滑靴與齒輪的接觸面積，從根本上解決耐磨強度低的問題；另一方面可從原材料力學性能角度考慮，為增加單件使用時間降低構建磨損量可采用高強度耐磨鋼板。改進后的滑靴表現出良好的應用性能和效果。

4）改進采煤機的支撐腿。將小滑靴和支撐站板的厚度、強度進行改進，由厚度分別為70 mm、195 mm的支撐站板和小滑靴改進成厚度為90 mm、230 mm的厚度，并且可對小滑靴的耐磨強度進行提升和改進。

5）改進工控機工作穩定性。在8201工作面中工控機故障率較高，其主要原因與性能設計相關，針對礦井下的特殊環境該工控機不能滿足實際要求，因此可聯系生產廠家采用穩定性更好的軍用機型對工控機進行改進，同時根據實際情況合理增設冷水或冷風裝置，提升冷卻效果。建議使用啟動控制按鈕替代變頻器復位按鈕，為實現限流電阻處于短期工作狀態可對控制短路開關的通斷利用外部信號進行操作，由此可有效避免變頻器過熱損壞的現象。

6）針對截割電機故障進行改進。為避免電機內部進水受潮可在煤壁段策增設密封結構或采用老塘側端頭進水方式等。

3 應用效果

對MG610/1400-WD采煤機進行改進后并應用于采煤實踐，該設備的故障統計結果如表2所示。實踐表明，改進后的機械設備不僅可大大降低了其采煤故障概率，而且在很大程度上提高了整機的可靠性，有利于提升工作面的產煤量并降低采煤成本，具有良好的經濟效益和使用性能[3]。

表2 改進后的故障概率統計結果

4 結論

大功率采煤機技術設備的應用對于煤炭企業的發展具有重要意義，然而在應用中經常會出現一系列的故障。通過采取一定的改進措施降低設備故障概率，而且可顯著提高煤礦的采煤效率，降低維修成本和工作人員勞動力，具有良好的經濟效果和使用性能，改進后的采煤設備更加安全、高效。